JPS62253716A - 鋳物の熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、鋳造装置で鋳造された鋳造品を連続的に熱処
理するようにした鋳物の熱処理装置に関するものである
。

［従来技術１ 従来において、鋳造品の鋳造には、一般に砂型−が用い
られて来たが、省力化、省エネルギ化、公害対策、鋳造
品の高品質化などの観点から最近では金型鋳造法が普及
しつつある。

しかし、金型鋳造法で球状黒鉛鋳鉄などの高強度・高じ
ん性の鋳造品を鋳造する場合には、金型による急冷作用
でチル（セメンタイト）の発生が問題となることから、
その対策として一般に高Ｃ１Ｅ化、鋳込温度制御、金型
温度制御及びチル分解処理などが必要となる。

従来では、鋳造品を型ばらし後一旦常温主で冷却後、加
熱炉に投入して９３０〜９５０℃に加熱することにより
、チル分解処理とオーステナイト化処理し、その後幾分
低い温度でオーステナイト安定化処理してから必要に応
じて各種の熱処理を施していた。

この場合、一旦析出し安定化したチルを分解する関係上
、処理温度も高く、処理時間も長くなるなどの問題があ
る。

これに対して、特開昭５９−１５７２２１号公報には、
鋳造品の型ばらし後、Ａ１変態点以上に保持した状態で
均熱処理後恒温処理することにより、オーステンパー処
理する球状黒鉛鋳鉄の製造技術が記載されている。

上記公報に記載された技術によれば、鋳造品のＡ１変態
点以上の温度での保有熱を有効活用し、チル（セメンタ
イト）が熱的に不安定で分解温度も低いうちに短時間で
分解処理することが可能となる。

そこで、上記金型鋳造法と上記球状黒鉛鋳鉄の製造技術
とに着目し、金型で鋳造する金型鋳造機、チル分解とオ
ーステナイト化処理する加熱炉（均熱炉）、加熱炉から
取出された高温状態の鋳造品を所定温度まで冷却するソ
ルト炉、ベーナイト化処理する恒温炉及び鋳造品を搬送
する搬送装置などからなる鋳造品量産プラントであって
、各種の高品質の鋳造品を能率よく低コストで製作し得
るような鋳造品量産プラントを構成することが考えられ
る。

［発明の目的１ 本発明の目的は、鋳造装置、加熱炉及び熱処理炉の配置
を改善し、全体として設置スペースを小さくすることか
でき、単一の搬送手段により、鋳造品を装置−炉間及び
炉−炉間で受渡しすることができる鋳物の熱処理装置を
提供することである。

［発明の構成１ このため、本発明においては、鋳造装置と、鋳造品をオ
ーステナイト化処理する加熱炉と、鋳造品を熱処理する
熱処理炉とを、旋回可能な搬送手段の旋回軸を中心とし
て放射状に配置し、単一の搬送手段により、鋳造装置に
より作られた鋳造品をそのまま加熱炉に搬入するととも
に、オーステナイト化処理された鋳造品を加熱炉から受
取り、受取った鋳造品を熱処理のため熱処理炉に搬入す
るようにしている。

［発明の効果１ 本発明によれば、型ばらし直後の鋳造品を直ちに加熱炉
（均熱炉）に搬入することができるので、加熱炉の熱効
率を低減させることなく、−基の旋回式搬送手段により
鋳物を連続的に熱処理することができる。

［実施例１ 以下、本発明の実施例を添付の図面を参照して具体的に
説明する。

第１図は、例えば球状黒鉛鋳鉄材料などの鋳鉄鋳造品を
金型鋳造法により鋳造するとともに、鋳造品に必要な熱
処理を施す鋳造品製造プラントを示す。

第１図に示すように、この鋳造プラン、トでは、本発明
にいう旋回式搬送手段としての搬送ロボット１を中心に
して、金型鋳造装置２、加熱炉（均熱炉）３及び恒温処
理炉４が略９０”の角度間隔で放射状に配設されている
。。

本実施例では、さらに、型ばらし後に鋳造品Ｗの湯口部
分を把持し、上記搬送口ロボット１による鋳造品Ｗの搬
送に際して湯口部分を破断除去するための湯口把持ロボ
ット５と、型ばらし直後の鋳造品Ｗの温度を検出する゛
ための赤外線温度センサ６とを金型鋳造装置２の型ばら
しステージ（以下で具体的に説明する）に近寄せて設け
ている。

主た、上記恒温処理炉４は、２つのソルト炉７゜、７と
、恒温炉９と、各ソルト炉７で処理した鋳造品Ｗを恒温
炉９に搬入する走行式の搬送ロボット１０とを備えて構
成されている。尚、８は低温炉である。

上記旋回式の搬送ロボット１は、例えば、旋回軸１ａと
同軸の被駆動ギヤ１ｂをモータ駆動の駆動ギヤ１ｃで駆
動することにより旋回しうるようになっており、金型鋳
造装置２で鋳造された鋳造品Ｗを受取って略９０”旋回
して均熱炉３に鋳造品Ｗを搬入する一方、均熱炉３でオ
ーステナイト化処理された鋳造品Ｗを受取って略９０°
旋回させ恒温処理炉４側もしくは低温炉８に引渡す。

上記金型鋳造装置２は、第１図、第２図に示すように、
ロータリテーブル１１上に放射状に配設された８組の同
一の金型ユニット１２を有し、ロータリテーブル１１を
４５°ずつ矢印Ａ方向へ間欠的に回転させることにより
、第１及び第２ステージ２ａ、２ｂにおいて注湯器５０
から溶湯を金型１２．１２内へ注湯し、第３及び第４ス
テージ２ｃ。

２ｄにおいて溶湯を凝固させ、第５ステージ２ｅにおい
て型ばらしされた鋳造品Ｗを湯口把持ロボット５と搬送
ロボット１とで取出し、第６ステージ２ｆにおいてエア
ブロ−により金型１２．ｉ２を清掃し、第７ステージ２
ｇにおいて金型１２．１２の造型空洞形成面に離型剤を
塗布し、第８ステージ２ｈにおいて金型１２．１２を型
締めするようになりでおり、この金型鋳造装置２により
鋳造品Ｗが所定時間間隔毎に連続的に製造される。

第２図に示すように、上記各金型ユニット１２の外側の
分割金型１２ａはホルダ１２ｃによりロータリテーブル
１１に固定され、内側の分割金型１２ｂは油圧シリンダ
１３のピストンロッＩ″１３ａの先端に固着されたホル
ダ１２ｄに固着され、油圧供給路の方向切換弁１４を切
換えることにより、上記油圧シリンダ１３によって半径
方向へ進退駆動され、外側分割金型１２ａに組合わせた
鋳造位置と外側分割金型１２ａから内方へ退いた型ばら
し位置とに位置切換されるようになっている。

そして、上記第５ステージ２ｅにおいて内側分割金型１
２ｂを型ばらし位置に切換えて鋳造品Ｗを金型１２ａ、
１２ｂから分離するために、内側分割金型１２ｂとホル
ダ１２ｄとに上下１対のエジェクタ２３が設けられ、外
側分割金型１２ａとホルダ１２ｃとに上下１対のエジェ
クタ２３が設けられており、各エジェクタ２３は、対応
するホルダ１２ｅ、１２ｄの外面に水平に装着された油
圧シリンダ２３ａと、この油圧シリンダ２３ａで造型空
洞内へ進出駆動されるエジエクＹビン２３ｂとを備えて
いる。

型ばらしの際には、内側分割金型１２ｂの型ばらし作動
と並行して外側分割金型１２ａのエジェクタ２３が駆動
されて、鋳造品Ｗは内側分割金型１２ｂとともに型ばら
し位置まで移動後、内側分割金型ｉ２ｂのエジェクタ２
３が駆動されて鋳造品Ｗは両金型１２ａ、１２ｂ間の略
中間位置へエジェクトされる。

上記ロータリテーブル１１の、下側中央の旋回軸部１１
ａは、ベアリング１６を介してベース１７に水平旋回自
在に支持され、またロータリテーブル１１の下側に環状
に配設された２列の遊転ローラ１８が各環状レール１９
上を転勤するようになっており、ロータリテーブル１１
の下側外周部の環状ラック２０にピニオン２１を噛み合
わせ、ビニオン２１をモータ２２で駆動することにより
ロータリテーブル１１を間欠的に回転駆動するようにな
っている。

尚、上記各エジェクタ２３の油圧シリンダ２３ａは、切
換弁（図示路）を介して油圧供給源２４に接続されてお
り、この切換弁と前記油圧切換弁１４とモータ２２とは
鋳造サイクル設定器１５により所定のタイミングで所定
の作動をするように制御される。

上記湯口把持ロボット５は、第３図にも具体的に図示す
るように、４〜６紬の自由度を有する通常の工業用ロボ
ットからなり、型バラシ時に鋳造品Ｗの湯口部を把持し
、鋳造品本体Ｗｏを把持する搬送ロボット１と協力して
湯道部四を鋳造品本体Ｗｏから分断するためのものであ
る。

上記湯口把持ロボット５で湯口部を把持し易くするため
に、湯道部豐の上端近傍部（湯口部）には水平ロッド状
の把持部２５が湯口部に一体形威され、鋳造品Ｗと内側
分割金型１２ｂとが型ばらし位置に移動したときに上端
把持部２５が湯口把持ロボット５の手首部先端で把持さ
れ、このような湯口部を湯口把持ロボット５で把持した
状態で鋳造品Ｗが内側分割金型１２ｂのエジェクタ２３
により内側分割金型１２ｂから両金型１２ａ、１２ｂ間
の略中間位置へエジェクトされる。

尚、上記把持部２５を湯口部の上端部に別部材を挿入し
て形成しておくと、型ばらし面で有利である。

上記搬送ロボット１は、４〜６軸の自由度を有する旋回
式の工業用ロボットからなり、上記湯口把持ロボッ）５
と協力して高温状態（約８５０〜９５０℃）にある鋳造
品本体Ｗｏから湯道部−を分断し、この分断後直ちに鋳
造品本体Ｗｏを高温状態（約８５０〜９００℃）で均熱
炉３へ投入するものである。

即ち、前記のように湯口把持ロボット５で湯口部の把持
部２５を把持し、鋳造品Ｗを第２図図示位置へ離型した
状態において、鋳造品本体Ｗｏが搬送ロボット１で把持
され、次に両口ボット５゜１により鋳造品Ｗを第３図の
ように、鋳造装置２外へ持ち上げてから鋳造品本体Ｗｏ
を搬送ロボット１で保持した状態で湯道部−を湯口把持
ロボット５で仮想線で図示のように傾けると、湯道部豐
の薄肉分断部２６が破断し、湯道部−が鋳造品１本体Ｗ
ｏから分断される。

尚、上記薄肉分断部２６あ、鋳造品本体Ｗｏと湯道部−
との境界部に若しくはその近傍に形成されている。

但し、上記のように湯口把持ロボット５の手首部を動か
して湯道部智を傾けるのに代えて、湯口把持ロボット５
で湯口部を保持した状態で搬送ロボット１で鋳造品本体
Ｗｏを動かして分断してもよい。

上記のように、湯口把持装置として湯口把持ロボット５
を用いる場合には、鋳造品Ｗの型ばらし時に鋳造品Ｗを
姿勢保持するのに極めて有利であるが、湯口把持装置は
工業用ロボット以外のより簡単な構造の油圧式クランプ
装置などで、構成してもよい。

即ち、鋳造品Ｗの型のばらし後、搬送ロボット１で鋳造
品本体Ｗｏを把持した状態で湯口把持装置へ搬送後、湯
口部を湯口把持装置のクランプ機構でクランプさせ、こ
の状態で鋳造品本体Ｗｏを搬送ロボット１で動かすこと
により薄肉分断部２６を分断することが出来る。尚、分
断された湯道部―はクランプを解除することにより自重
で収納箱へ落下させればよい。

また、上記実施例では余剰部把持装置として湯口部を把
持する湯口把持装置を用いたが、これに替えて湯道部を
把持する把持装置であってもよい。

上記均熱炉３は、鋳造品Ｗを搬送しながら熱処理してチ
ル分解とす−ステナイト化処理（オーステナイト均一化
及び安定化）するためのもので、例えば８５０〜９２０
℃の温度範囲の所定温度レベルで均熱処理し得るように
したものである。

第４図に均熱炉３の具体的な構造を示す。

第４図に示すように、炉壁３ａによって形成された炉体
３ｂの内部には、油圧シリング３０によって作動される
扉３１で外部に対し開閉される受渡し部３２と、多数の
チェーンスプロケット３３により走行駆動されるループ
状のチェーンコンベア３４が張りめぐらされた加熱室３
５とが形成されている。

上記受渡し部３２には製品の受渡しに好適な形状に形成
−した一対の受渡し用フック３Ｑａを旋回軸３６ｂで支
持した受渡し治具３６が設けられ、炉外で基部が昇降用
油圧シリンダ３６ｃにより支持され、この油圧シリンダ
３６ｃ自体は旋回台３６ｄ上に設置され、この旋回台３
６ｄの外周に取付けた被駆動ギヤ３６ｅを旋回用モータ
３７の出力軸に取付けた駆動ギヤ３７ａで駆動すること
により受渡し治具３６を旋回させる。

また、上記チェーンコンベア３４には、適当な間隔をお
いて多数の吊掛７ツク３４ａ（第４図では一部のみを図
示）が吊下げ支持され、受渡し治具３６との間で鋳造品
Ｗとの受渡し行なう。

この均熱炉３でオーステナイト化処理がなされ−た鋳造
品は丁度−周したところで受渡し治具３２に引渡される
。そして、扉３１が開かれたときに、もう一方の受渡し
フック３６ａには、鋳造直後の鋳造品Ｗが旋回式搬送ロ
ボット１がら引渡され、その状態で受渡し治具３２は１
８０°だけ旋回され、今度は鋳造直後の鋳造品Ｗが吊掛
７ツク３４ａに、オーステナイト化処理済みの鋳造品Ｗ
が旋回式搬送ロボット１に引渡されることになる。均熱
炉３から取出された鋳造品Ｗは旋回式搬送ロボット１に
よって恒温処理炉４に搬入される。すなわち、旋回式搬
送ロボット１を均熱炉３の内部まで挿入することなく鋳
造品Ｗの受渡しができるため、旋回式搬送ロボット１の
熱害を防止できると共に、受渡し時間が短くなって均熱
炉３の扉３１を開いておく時間も短くできる。なお、型
ばらし直後の鋳造品の温度を検出するための赤外線温度
センサ６によって金型鋳造装置２の第５ステージ２ｅに
おいて型ばらしされた鋳造品Ｗの温度が検出されると、
その検出信号が均熱炉３のチェーンコンペア３４の搬送
速度を制御するコントロールユニット４０へ出力され、
均熱炉３へ投入される鋳造品Ｗの温度がＡ１変態点以下
のときには、均熱炉３のコンベアの送り速度を低下させ
るように制御される。

上記ソルト炉７は、溶融塩化物中へ鋳造品Ｗを浸漬して
所定温度まで冷却するためのもので、２２０〜４５０℃
の温度範囲の所定温度で鋳造品Ｗの焼入れ処理などに用
いるものである。

また、上記低温炉８は、特にオーステンパー処理以外の
熱処理っ主り均熱炉３におけるチル分解とオーステナイ
ト安定化処理後に、フェライト焼鈍や歪取す焼鈍等に用
いるものである。この低温炉８の前工程にオイル浴槽を
配置すると連続的に調質などを行なうことが可能となる
。

上記恒温処理炉４の一部として設けた搬送口ボッ）１０
は、ソルト炉７で処理した鋳造品Ｗを恒温炉９へ搬送す
るためのものである。

上記恒温炉９は、鋳造品Ｗの恒温変態処理を連続的に行
なうだめのもので、この恒温炉９を設けることによりソ
ルト炉７の設備を小形化すること、が出来る。

そして、この恒温炉９はソルト炉７に転用し得るように
１００〜７００℃の温度範囲で使用可能になっている。

上記鋳造品製造プラントによって、例えば球状黒鉛鋳鉄
製の鋳造品Ｗを製作する場合の熱処理は、次のようにな
される。

第５図に示すように、金型鋳造装置２の第１及び第２ス
テージ２ａ、２ｂにおいて、溶融が約１４８０℃の温度
で金型１２，１２内へ注湯され、第３及び第４ステージ
２ｃ、２ｄで凝固し、第５ステージ２ｅｌ：おいて約９
００〜９５０℃の温度で型ばらしされると、搬送ロボッ
ト１によって高温状態のまま灼熱炉３に搬入される。

上記金型鋳造装置２で得られた鋳造品Ｗの金属組織は、
フェライト及びパーライト地に＠細な黒鉛と多量のチル
（セメンタイ））を有する組織である。

上記鋳造品Ｗは搬送ロボット１で搬送中に若干温度低下
するが、原則としてＡ１変態点（約７８０℃）以上の約
８５０〜９００℃の温度を保持した状態で均熱炉３へ投
入される。

そして、均熱炉３内を搬送しながら約８５０〜９２０℃
の温度で約５〜６０分間均熱処理される。

この均熱処理は、チル（セメンタイト）の分解とオース
テナイを均−化及びオーステナイト安定化を目的とした
ものである。

仮に、上記均熱処理を約８５０℃以下の低温で行なうと
、チル分解が殆ど進行せず、また均−且つ安定なオース
テナイト組織とすることが出来ないし、これとは反対に
約９２０℃以上の高温で行なうと、チル分解は促進され
るが結晶粒が粗大化して脆化を招くことになる。

上記のように、鋳造品ＷｆｔＡ、変態点以上の適度な温
度に保持して均熱炉３に投入することが望ましい。

しかしながら、注湯時の溶湯温度、ロータリテーブル１
１の間欠的旋回速度、金型冷却用の冷媒温度、外部の雰
囲気温度、搬送ロボットによる搬送時間、鋳造品の形状
、４寸法などの要因によって均熱炉３へ投入される鋳造
品の温度はある程度変動することになる。

そこで、前記赤外線温度センサ６に上り型ばらし直後の
鋳造品Ｗの温度が検出され、この検出温度がＡ１変態点
（約７８０℃）に搬送中の温度降下（例えば約５０℃）
を加えた温度（例えば８２０℃）以下のとき、つまり均
熱炉３へ搬入される鋳造品Ｗの温度がＡ１変態点以下に
なるとぎには、フントロールユニット４０によってチェ
ーンコンベア３４の搬送速度を制御することにより均熱
炉３のチェーンコンベア３４の搬送速度が低く設定され
る。

即ち、上記Ａ、変態点以下の低温の鋳造品Ｗが均熱炉３
へ投入されると、その鋳造品Ｗが均熱炉３から搬出され
るまでの時間間隔が長く設定され、搬送速度が低く設定
される。

このように、チェーンコンベア３４の搬送速度を低下さ
せることにより、鋳造品Ｗの加熱時間が確保され、所定
の灼熱処理温度での処理時間が確保されることになる。

但し、均熱処理時間が多少長くなり過ぎても、何ら支障
はない。

上記均熱炉３における均熱処理後、ソルト炉７に於いて
焼入れ処理（５〜３０分）を施し、恒温炉９に於いて鋳
造品Ｗに対し約２２０〜４５０℃の温度で０．５〜３．
０時間の恒温変態処理がなされる。

この恒温変態処理は、金属組繊をベイナイト地とし、残
留オーステナイトの安定化を図るためである。

仮に、約２２０℃以下の低温で処理すると、多量のマル
テンサイトが生じ、ベイナイト組織及びオーステナイト
組織が得られないし、約４５０℃以上の高温で処理する
と、ベイナイトの粗大化と残留オーステナイトの分解に
よる炭化物の析出などによりじん性紙下を招くことにな
る。

上記のように、金型鋳造法により鋳造し、凝固後引続い
て均熱処理し、引続いて恒変態処理するので、金型鋳造
による急冷作用で黒鉛の微細化とチル化が促進され、結
晶粒界の脆化も起しにくくなり、均熱処理において熱的
に不安定な状態にあるチル（セメンタイト）を比較的低
温で分解して、黒鉛化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は鋳造品製
造プラントの概略平面図、第２図は金型鋳造装置の要部
縦断面図、第３図は搬送ロボット及び湯口把持ロボット
の側面図、第４図は均熱炉の縦断面図、第５図は鋳造品
に施す熱処理の温度特性図である。 Ｗ・・・鋳造品、１・・・搬送ロボット、２・・・金型
鋳造装置、３・・・均熱炉、４・・・恒温処理炉。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳造品を鋳造する鋳造装置と、鋳造品を搬送コン
   ベアで搬送しながら加熱してオーステナイト化処理する
   加熱炉と、鋳造品を熱処理する熱処理炉とを、軸の廻り
   で旋回可能な単一の搬送手段との間で鋳造品の受渡しが
   可能な位置に夫々配置して設け、上記単一の搬送手段に
   より鋳造装置で鋳造された鋳造品を加熱炉に渡すととも
   に、オーステナイト化処理された鋳造品を加熱炉から受
   取って熱処理炉に渡すようにしたことを特徴とする鋳物
   の熱処理装置。